The invention discloses an analysis method of zonal fracture evolution of surrounding rock of deep-buried caverns based on anchor force analysis, which includes steps: first, excavation of caverns: excavation of currently constructed caverns; second, determination of basic mechanical parameters of surrounding rock; testing of basic mechanical parameters of surrounding rock of currently constructed caverns; Suddenly 3. Evolution analysis of surrounding rock zoning rupture: According to the basic mechanical parameters of surrounding rock determined in step 2, the evolution analysis of surrounding rock zoning rupture of the current construction cavern is carried out, and according to the analysis results, the number of rupture zones M and the thickness of each rupture zone on the surrounding rock of the current construction cavern after excavation are determined respectively. Sure. The method has the advantages of simple steps, reasonable design, convenient implementation and good use effect. The number of rupture zones and the thickness and location of the rupture zones outside the current construction cavern can be obtained through the analysis of the evolution of the surrounding rock zone rupture, which provides a reliable basis for the subsequent excavation of the cavern and the surrounding rock support.
【技术实现步骤摘要】
基于锚杆受力分析的深埋洞室围岩分区破裂演化分析方法
本专利技术属于地下洞室施工
，尤其是涉及一种基于锚杆受力分析的深埋洞室围岩分区破裂演化分析方法。
技术介绍
地下洞室不仅仅为交通、水电、矿等使用，而且现代已为地下城市建设、冷藏、储油、储水、环境工程及国防工程等广泛使用，洞室可分为过水的(如引水隧洞)和不过水的(如交通隧洞)两大类。深埋洞室(也称深埋地下洞室)是指埋设大于50m的地下洞室。近年来，随着人们对地下空间与资源需求量的急剧增加，深部岩体工程不断增多。据不完全统计，国外开采深度超过1000m的金属矿山已达上百座；我国多个矿井开采深度已超过1000m，在今后的10年～20年内，国内多数矿山将进入1000m～2000m的开采深度。同时，国内外正在或计划修建大量的深埋地下洞室工程，如山岭交通隧道、大型水电工程引水隧道、核废料深层处置井、石油战备储存工程等。这些深部岩体工程都面临高地应力、高地温、高孔隙水压的复杂地质环境，表现出不同于浅部岩体的显著非线性变形与破坏特征，如分区破裂、剧烈岩爆、围岩挤压大变形等。其中，围岩分区破裂使得深埋洞室在开挖与支护过程中面...
【技术保护点】
1.一种基于锚杆受力分析的深埋洞室围岩分区破裂演化分析方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、洞室开挖：对当前所施工洞室进行开挖；步骤二、围岩基本力学参数确定：通过对现场所取岩样进行室内试验，对当前所施工洞室的围岩基本力学参数进行测试，并对测试结果进行同步记录；步骤三、围岩分区破裂演化分析：根据步骤二中所确定的围岩基本力学参数，对当前所施工洞室进行围岩分区破裂演化分析，并根据分析结果对开挖完成后当前所施工洞室围岩上所存在破裂区的数量M和各破裂区的厚度分别进行确定；其中，M为整数且M≥0；当M＝0时，说明当前所施工洞室围岩上不存在破裂区；对当前所施工洞室进行围岩分区破裂...
【技术特征摘要】
1.一种基于锚杆受力分析的深埋洞室围岩分区破裂演化分析方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、洞室开挖：对当前所施工洞室进行开挖；步骤二、围岩基本力学参数确定：通过对现场所取岩样进行室内试验，对当前所施工洞室的围岩基本力学参数进行测试，并对测试结果进行同步记录；步骤三、围岩分区破裂演化分析：根据步骤二中所确定的围岩基本力学参数，对当前所施工洞室进行围岩分区破裂演化分析，并根据分析结果对开挖完成后当前所施工洞室围岩上所存在破裂区的数量M和各破裂区的厚度分别进行确定；其中，M为整数且M≥0；当M＝0时，说明当前所施工洞室围岩上不存在破裂区；对当前所施工洞室进行围岩分区破裂演化分析时，将当前所施工洞室围岩从内至外划分为多个围岩分区，并从内至外对多个所述围岩分区分别进行破裂分析，过程如下：步骤301、第一个围岩分区破裂分析：对当前所施工洞室外侧的第一个围岩分区进行破裂分析，包括以下步骤：步骤3011、第一个围岩分区厚度确定：根据公式(Ⅰ)，计算得出第一个围岩分区厚度l0，l0的单位为m；式(Ⅰ)中，R0为当前所施工洞室的等效开挖半径且其单位为m；ρ0为第一个围岩分区内所述锚杆的中性点半径与当前所施工洞室的等效开挖半径之和，第一个围岩分区内所述锚杆的中性点半径为第一个围岩分区内所述锚杆前端与中性点的间距；其中U为对当前所施工洞室进行支护时所采用锚杆的横截面周长且其单位为m，A为所述锚杆的横截面面积且其单位m2，Eb为所述锚杆的弹性模量且其单位为Pa，K为所述锚杆杆体单位长度上的剪切刚度系数且其单位为Pa/m；步骤3012、破裂确定：对|σr0-μ(σθ0+σz0)|与|σt|进行差值比较，并根据差值比较结果对第一个围岩分区是否存在破裂进行判断：当|σr0-μ(σθ0+σz0)|≥|σt|时，判断为第一个围岩分区存在破裂且此时第一个围岩分区为破裂围岩分区，进入步骤3013；否则，判断为当前所施工洞室围岩上不存在破裂区且M＝0，完成当前所施工洞室的围岩分区破裂演化分析过程；所述破裂围岩分区划分为一个破裂区和一个位于所述破裂区外侧的非破裂区；其中，|σt|为σt的绝对值，σt为当前所施工洞室围岩的抗拉强度且其单位为Pa，其中m为与当前所施工洞室围岩的岩石类型和完整性有关的系数且m＝0.001～25，s为当前所施工洞室围岩的岩体完整性系数，σc为当前所施工洞室围岩岩体的单轴抗压强度且其单位为Pa；|σr0-μ(σθ0+σz0)|为σr0-μ(σθ0+σz0)的绝对值；其中，μ为当前所施工洞室围岩岩体的泊松比，σr0为第一个围岩分区弹塑性边界处的岩体在支撑压力峰值作用下的径向应力且其单位为Pa；其中为当前所施工洞室围岩岩体的内摩擦角，P0'为第一个围岩分区弹塑性界面上的支撑反力；为第一个围岩分区内围岩塑性区的外径且c为当前所施工洞室围岩岩体的粘聚力且其单位为Pa；A0和t均为系数，其中G为当前所施工洞室围岩岩体的剪切模量且其单位为Pa；b为支护系数，b为常数且0＜b＜1；为支护前当前所施工洞室表面围岩的位移值且其单位为m，rb0为第一个围岩分区内所述锚杆外端至当前所施工洞室中心的距离且rb0＝l0+R0；Nmax0为第一个围岩分区内所述锚杆中性点处的锚杆所受最大轴力且B为与当前所施工洞室围岩变形相关的系数且EEr为当前所施工洞室围岩岩体的综合弹性模量且其单位为Pa，P0为开挖前当前所施工洞室围岩岩体的原岩应力且其单位为Pa；Rp0为开挖后弹塑性条件下当前所施工洞室围岩的塑性区半径且其单位为m，σθ0为第一个围岩分区内围岩弹塑性边界处的切向应力且σz0为第一个围岩分区内围岩弹塑性边界处的轴向应力且σz0＝(1+2μ)P0，σθ0和σz0的单位均为Pa；步骤3013、第一个围岩分区内破裂区的厚度确定：根据公式(Ⅱ)，对第一个围岩分区内破裂区的厚度ds0进行确定；其中，为第一个围岩分区内破裂区的外径且第一个围岩分区内破裂区的内径步骤302、下一个围岩分区破裂分析：对当前所...
【专利技术属性】
技术研发人员：于远祥，陈宝平，刘静，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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